Hochtemperatursensoren bis 600 °C: Kraft- und Temperaturmessung unter extremen thermischen Bedingungen

In vielen industriellen Prozessen entstehen enorme Temperaturen, die herkömmliche Messtechnik innerhalb von Minuten zerstören würden. Wenn sich Metalle verfärben und Standard-Klebstoffe verbrennen, ist Spezialwissen gefragt. Octogon liefert maßgeschneiderte Kraftmessbolzen, Wägezellen und Dehnungsaufnehmer, die selbst unter extremen thermischen Belastungen von bis zu 600 °C präzise und zuverlässig arbeiten.

Ob in der Schwerindustrie, an Schmelzöfen oder in der Materialprüfung – wir konstruieren Sensoren, die der Hitze standhalten, ohne Kompromisse bei der Messgenauigkeit einzugehen, und dabei gleichzeitig wertvolle thermische Prozessdaten liefern.

Die technologische Herausforderung bei der Kraftmessung

Klassische Dehnungsmessstreifen (DMS), die mit Epoxidharzen verklebt sind, stoßen bei etwa 150 °C bis 200 °C an ihre physikalischen Grenzen: Der Kleber erweicht, das Messgitter löst sich, und Standard-Lötzinn schmilzt.

Um Kraftmessbolzen für einen Temperaturbereich bis 600 °C zu fertigen, verlässt Octogon die Pfade der klassischen Sensorfertigung und setzt auf hochspezialisierte Werkstoffe und Applikationsverfahren:

1. Keramische Applikation der Messgitter

Anstelle von polymerbasierten Klebstoffen verwenden wir für den Hochtemperaturbereich spezielle hochtemperaturfeste Dehnungsmessstreifen, die mit keramischen Kitten (Ceramic Cements) auf den Verformungskörper appliziert und bei definierten Temperaturprofilen eingebrannt werden. Diese Keramikschicht isoliert elektrisch und überträgt die Dehnung des Stahls auch bei 600 °C kriechfrei auf das Messgitter.

2. Verbindungstechnik: Mikroschweißen der Schaltdrähte

Standard-Lötverbindungen sind bei diesen Temperaturen obsolet. Um eine absolut hitzeresistente Signalübertragung zu gewährleisten, werden bei Octogon die Schaltdrähte und internen Kontaktierungen nicht gelötet, sondern in hochpräzisen Mikroschweißverfahren direkt verbunden. Dies garantiert eine dauerhaft stabile elektrische Kontaktierung ohne thermische Schwachstellen an den Übergängen.

3. Hochtemperaturfeste Verformungskörper

Stahl verändert unter Temperatureinfluss seine mechanischen Eigenschaften. Er dehnt sich aus (Wärmeausdehnung) und wird mechanisch "weicher" (der Elastizitätsmodul sinkt). Für Sensoren bis 600 °C verarbeiten wir spezielle hitzebeständige Edelstähle und hochwarmfeste Legierungen (wie z. B. Inconel), die auch bei Rotglut noch eine lineare Elastizitätsgrenze ohne plastisches Kriechen aufweisen.

Integrierte Temperaturmessung: Zwei Messgrößen in einem Bauteil

In thermisch anspruchsvollen Prozessen ist die Temperatur oft genauso prozesskritisch wie die auftretende Kraft. Daher stattet Octogon seine Hochtemperatur-Kraftmessbolzen auf Wunsch mit voll integrierten Temperatursensoren aus.

Durch spezielle axiale Bohrungen im Kern des Bolzens integrieren wir hochpräzise Temperaturfühler (z. B. Thermoelemente vom Typ K / Typ N oder hochtemperaturfeste Pt-Widerstandsthermometer), die die Temperatur exakt am Ort der Krafteinleitung erfassen.

Ihre Vorteile der Dual-Sensorik:

Aktive, dynamische Kompensation: Während unsere Sensoren bereits hardwareseitig exzellent temperaturkompensiert sind (TK-Null und TK-Kennwert), ermöglicht das exakte, zeitgleiche Temperatursignal der SPS oder Auswerteelektronik eine zusätzliche rechnerische Kompensation der Restfehler in Echtzeit. Das Ergebnis ist höchste Präzision über das gesamte Temperaturprofil.
Prozess- und Anlagenüberwachung: Die Temperaturmessung direkt im Gelenkbolzen liefert wertvolle Daten für die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance). So lassen sich beispielsweise Überhitzungen in Lagern oder unerwartete Temperaturspitzen an Schmelzofen-Kippeinrichtungen frühzeitig erkennen.
Platzersparnis: Es muss kein separater Bauraum für externe Temperaturfühler in der Anlagenkonstruktion vorgesehen werden.

Signalausleitung und abgesetzte Elektronik

Ein Kraftmessbolzen mag 600 °C überstehen, doch Halbleiter und Signalverstärker können das nicht. Bei Hochtemperaturanwendungen muss die Elektronik zwingend aus der Hitzezone ausgelagert werden.

Spezialverkabelung: Für die parallele Ausleitung des passiven $\text{mV/V}$ -Kraftsignals und des Temperatursignals nutzen wir mineralisolierte Kabel (MI-Kabel) mit Edelstahlmantel oder hochtemperaturfeste Glasfaserisolierungen.
Inline-Verstärker & Signalkonverter: Die Signale werden aus dem Heißbereich herausgeführt und erst in einer thermisch unkritischen Zone von unseren kompakten Hutschienenmodulen aufbereitet. So stehen Ihrer Steuerung die Kraft und die Temperatur zeitgleich als industrielles Normsignal (z. B. $4 \dots 20\text{ mA}$ , PROFINET, IO-Link) zur Verfügung.

Typische Anwendungsgebiete

Die kombinierten Kraft-Temperatur-Sensoren von Octogon sind für die rauesten Industrieumgebungen konzipiert. Sie liefern dort Daten, wo Standardkomponenten schmelzen:

Stahlindustrie und Metallurgie: Walzkraftmessung in Warmwalzwerken, Kraft- und Temperaturüberwachung an Stranggussanlagen, Pfannentürmen und Schmelzöfen.
Kunststoff- und Extrusionstechnik: Werkzeuginnendruck- und Schließkraftmessung bei hohen Verarbeitungstemperaturen.
Luft- und Raumfahrt: Strukturtests an Triebwerkskomponenten oder in Windkanälen bei extremen Abgastemperaturen.
Energie- und Kraftwerkstechnik: Überwachung von Rohrleitungslasten und thermischer Ausdehnung in Dampfturbinennetzen.

Bringen Sie Licht in die Blackbox Ihrer Hochtemperaturprozesse.

Stehen Sie vor der Herausforderung, Kräfte und Temperaturen unter extremen thermischen Bedingungen sicher und präzise messen zu müssen? Kontaktieren Sie das Engineering-Team von Octogon für eine applikationsspezifische Auslegung Ihrer Sensorik.